Dielektrische Resonatoren mit Hochtemperatur-Supraleiter Abschirmung zur Oszillatorstabilisierung

Tellmann, N.

Book/Report

FZJ-2019-01703

Dielektrische Resonatoren mit Hochtemperatur-Supraleiter Abschirmung zur Oszillatorstabilisierung

Tellmann, N. (Corresponding author)FZJ*

1996
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3311, II, 104 p. (1996)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21748

Report No.: Juel-3311

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wurden kompakte dielektrische Resonatoren mit einer Abschirmung aus HTSL-Filmen untersucht. Die Resonatoren bestehen aus jeweilseinem Zylinder aus einkristallinem Saphir oder LaAlO$_{3}$, der zentralsymmetrisch zwischen zwei epitaktischen YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$-Filmen angeordnet ist. Die Abmessungen dieser Resonatoren sind deutlich kleiner als bei Hohlraumresonatoren gleicher Resonanzfrequenz. Zur Optimierung der Resonatoren wurden die Hochfrequenzeigenschaften der supraleitenden Abschirmung und des Dielektrikums untersucht. Die Messung des Hochfrequenz-Oberflächenwiderstandes R$_{s}$ in Abhängigkeit der Temperatur erfolgte in dielektrisch beladenen Mikrowellenresonatoren bei 19 GHz und 37 GHz. Zur Untersuchung der Frequenzabhängigkeit wurde der Oberflächenwiderstand bei 19 GHz, 37 GHz und 87 GHz bestimmt. Daraus ergab sich eine Frequenzabhängigkeit des Oberflächenwiderstandes von etwa R$_{s}$ $\varpropto \omega^{1.7}$, die im Rahmen eines Drude- Zweiflüssigkeitenmodells mit einer temperaturabhängigen Streurate der Quasiteilchen $\tau^{-1}$ (T) erklärt werden kann. Zusätzlich wurde der Oberflächenwiderstand als Funktion der Frequenz und der Hochfrequenz-Magnetfeldstärke in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technologie (MIT) mit Hilfe eines Streifenleitungsresonators an strukturierten YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$-Schichten auf LaAlO$_{3}$ Substraten im Frequenzbereich von 1.5 GHz bis 20 GHz gemessen. Für Feldstärken unter 80 kA/rn weist R$_{s}$ bei 4 K nur eine schwache Abhängigkeit von der Hochfrequenzfeldstärke auf. Mit Hilfe des coupled grain-Modells läßt sich daraus ein Restwiderstand von etwa 7 $\mu \Omega$ abschätzen. In einem dielektrischen Resonator bestehend aus einem einkristallinen LaAlO$_{3}$-Zylinder mit 7 mm Durchmesser zwischen zwei 20 mm großen YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$-Filmen konnten bei 4.2 K Gütefaktoren Q$_{0}$ von 4.5 $\cdot$ 10$^{5}$ bei 11.6 GHz im TE$_{011}$-Mode bzw. 6 $\cdot$ 10$^{5}$ bei 18 GHz im TE$_{021}$-Mode erzielt werden. Bei 77 K wurden Güten von 1 $\cdot$ 10$^{5}$ bei 11.6 GHz sowie 1.2 $\cdot$ 10$^{5}$ bei 18 GHz gemessen. Solch hohe Güten lassen sich mit normalleitenden Resonatoren gleicher Größe nicht erzielen. Ein dielektrischer Resonator aus LaAlO$_{3}$ mit einer Resonanzfrequenz von 5.6 GHz im TE$_{011}$-Mode wurde mit zwei YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-\delta}$-Dünnfilmen mit 30 mm Durchmesser aufgebaut. Dabei hat sich gezeigt, daß die erreichbaren Güten stark von den Herstellungsparametern und der Struktur der Zwillingsdomänen des verwendeten LaAlO$_{3}$-Zylinders abhängen. Mit einem nach dem Verneuill-Verfahren hergestellten LaAlO$_{3}$-Zylinder wurden Leerlaufgüten von 8.5 $\cdot$ 10$^{5}$ bei 4.2 K und 2.5 $\cdot$ 10$^{5}$ bei 77 K erreicht. Mit einem mit Hilfe des Czochralsky-Verfahrens gewachsenem LaAlO$_{3}$-Einkristall wurden Leerlaufgüten oberhalb von 2 $\cdot$ 10$^{6}$ bei [...]

Contributing Institute(s):